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● ロードセルの紹介
● 課題と考慮事項
● 結論
● よくある質問
産業および科学的測定の領域では、荷重細胞は、顕著な精度で力と重量を定量化する上で重要な役割を果たします。これらの控えめなデバイスは、バスルームのスケールから大規模な産業の計量システムまで、無数のアプリケーションの背後にあるものの不均一なヒーローです。しかし、ロードセルとは正確には何ですか？また、物理的な力を測定可能なデータに変換する際に魔法はどのように機能しますか？
コアでは、ロードセルはトランスデューサーであり、ある形式のエネルギーを別のエネルギーに変換するデバイスです。この場合、 荷重セルは 機械的力を電気信号に変換します。この変換は、幅広いアプリケーション全体の重量と力を測定する際の汎用性と精度の鍵です。
最も一般的なタイプの荷重セルは、変形に敏感なひずみゲージを利用します。力が荷重セルに適用されると、セルの構造にわずかな変形が発生します。次に、この変形はひずみゲージによって検出され、適用された力に比例した電気抵抗に変化が発生します。
ひずみゲージ負荷セルは、エンジニアリングのシンプルさと有効性の驚異です。それらは、ひずみゲージが取り付けられている金属体（多くの場合、ばね要素と呼ばれる）で構成されています。金属体は、荷重がわずかに屈するように設計されており、ひずみゲージはこの屈曲を測定するために戦略的に配置されています。
通常、4つのひずみゲージは、ホイートストーンブリッジとして知られる構成で使用されます。この配置により、温度補償が可能になり、抵抗の小さな変化を増幅し、より正確で安定した出力信号をもたらします。
ひずみゲージ負荷セルが最も一般的ですが、ロードセルファミリーは非常に多様であり、各タイプは特定のアプリケーションに適しています。
1。圧縮負荷セル：プラットフォームスケールとトラックの計量システムで一般的に使用される、それらを押し下げる力の測定に最適です。
2。張力負荷セル：クレーンスケールと材料試験機でよく見られる引っ張り力を測定するように設計されています。
3。せん断ビーム荷重セル：これらは、タンクとホッパーの計量で一般的に使用される、ビームの中性軸でせん断力を測定する曲げビーム荷重セルです。
4。S型荷重セル：S字型の設計にちなんで名付けられたこれらの多用途の細胞は、張力と圧縮力の両方を測定できます。
5。ボタンロードセル：コンパクトで控えめに、これらはスペース制約のあるアプリケーションに最適です。
6。油圧荷重セル：電気信号の代わりに、これらは流体圧力を使用して力を示し、危険な環境に適しています。
荷重セルの動作の背後にある原則は、フックの法則に根ざしています。フックの法則は、ある距離でバネを延長または圧縮するために必要な力がその距離に比例していると述べています。負荷セルでは、金属体がスプリングとして機能し、ひずみゲージは微小拡張または圧縮を測定します。ひずみゲージの電気抵抗の変化は通常非常に小さく、マイクロボルトでしばしば測定されます。これが、荷重セルがしばしばアンプとアナログ間コンバーターとペアになって使用可能な出力信号を生成する理由です。
負荷セルの汎用性は、幅広い産業にわたって採用されています。
1。製造：品質管理、バッチ処理、在庫管理。
2。輸送：トラック用の計量用ブリッジおよび航空機の重量およびバランスシステム。
3。ヘルスケア：病院のベッド、患者リフト、および医薬品の生産。
4。農業：家畜の計量と作物の収量測定の場合。
5。航空宇宙：ロケットエンジンと材料テストのスラスト測定。
6。ロボット工学：正確な動きと相互作用のために力のフィードバックを提供します。
負荷セルが正確な測定を提供するためには、適切なキャリブレーションが不可欠です。キャリブレーションには、荷重セルの出力を既知の参照重みまたは力と比較することが含まれます。このプロセスにより、ロードセルは、測定範囲全体で一貫した正確な読み取り値を提供することが保証されます。速度は定期的に実行する必要があります。多くの最新の負荷セルにはセルフキャリブレーション機能が備わっていますが、重要なアプリケーションでは、専門的なキャリブレーションサービスがしばしば採用されています。
多くのテクノロジーと同様に、負荷セルが進化しています。現在の傾向は次のとおりです。
1。ワイヤレスロードセル：大規模システムでの複雑な配線の必要性を排除します。
2。デジタル負荷セル：改善された信号処理とデジタルシステムとの容易な統合を提供します。
3。小型化：コンパクトなデバイスとロボット工学で使用するための小さな負荷セルの作成。
4。スマートロードセル：リアルタイムの監視と予測メンテナンスのためにIoT機能を組み込む。
負荷セルは非常に便利ですが、課題に直面しています。
1。環境要因：温度の変化、湿度、振動は精度に影響を与える可能性があります。
2。過負荷：ロードセルの容量を超えると、永久的な損傷や不正確な測定値が発生する可能性があります。
3。クリープ：一定の負荷の下で荷重セル出力が時間とともに変化する傾向。
4。EMI/RFI干渉：電磁および無線周波数干渉は、測定値を破壊する可能性があります。
エンジニアと技術者は、信頼できる正確なパフォーマンスを確保するために、ロードセルを組み込んだシステムを設計する際にこれらの要因を考慮する必要があります。
負荷セルは、最新の工学の創意工夫の証であり、力の物理的な世界をデータのデジタル領域に変換します。最もシンプルなバスルームスケールから複雑な産業プロセスまで、これらのデバイスは、私たちの周りの世界を測定、監視、制御する能力において重要な役割を果たします。テクノロジーが進むにつれて、負荷セルがさらに正確で汎用性が高く、日常生活や産業プロセスに統合されることを期待できます。彼らの操作の背後にある原則を理解することは、これらの驚くべきデバイスに感謝するだけでなく、幅広いアプリケーションでより効果的に使用することを私たちに与えます。
回答：用語はしばしば交換可能に使用されますが、ロードセルは特定のタイプの力センサーです。荷重セルは通常、重量または下向きの力を測定するように設計されていますが、力センサーはさまざまな方向に力を測定できます。荷重セルは通常、電気信号を出力しますが、力センサーはさまざまな方法を使用して力を示す場合があります。
回答：負荷セルの精度は、品質とアプリケーションによって大きく異なる場合があります。高品質の負荷セルは、フルスケールの0.03％から0.25％の精度を達成できます。ただし、温度、取り付け条件、信号処理などの要因は、システム全体の精度に影響を与える可能性があります。
回答：はい、多くの負荷セルは動的な力を測定できますが、その性能は設計と仕様に依存します。一部の負荷セルは、動的な力測定用に特別に設計されており、力の急速な変化を捉えることができます。ただし、非常に動的なアプリケーションの場合、特殊なセンサーがより適切になる場合があります。
回答：ロードセルの寿命は、その使用状況と環境条件によって大きく異なる場合があります。通常の動作条件下では、高品質の負荷セルは3〜5年以上続くことがあります。ただし、過負荷、衝撃負荷、過酷な環境などの要因は、寿命を大幅に減らすことができます。
回答：ほとんどの場合、負荷セルを修復することは実用的または費用対効果が高くありません。内部コンポーネントの敏感な性質は、損傷にユニット全体を交換する必要があることが多いことを意味します。ただし、ケーブルの損傷やコネクタの問題などのいくつかの問題は、専門家によって修理される場合があります。一般に、精度と信頼性を確保するために、故障したロードセルを交換することをお勧めします。
